KR101520754B1

KR101520754B1 - 벌집형 세라믹 발포폼 및 그 제조방법과 이를 이용한 공동주택 층간소음방지 시공방법

Info

Publication number: KR101520754B1
Application number: KR1020140195909A
Authority: KR
Inventors: 홍성준; 강호
Original assignee: 주식회사 피오씨
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2034-12-31

Abstract

본 발명은 세라믹 발포폼 및 그 제조방법과 이를 이용한 공동주택 층간소음방지 시공방법에 관한 것으로, 세라믹 소재에 스테아르산과 과산화수소수를 발포제로 사용하여 과산화수소수에 의한 급격한 발포반응이 스테아르산에 의하여 안정적으로 진행되게 하여 발포 셀이 셀 사이의 측벽이 계란껍질과 같이 얇아도 무너지지 않으며 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성된 세라믹 발포폼을 제조할 수 있게 되어, 초경량 불연성 흡음재 및 단열재로 건축자재로서 다양하게 사용할 수 있게 된 효과가 있다.

Description

벌집형 세라믹 발포폼 및 그 제조방법과 이를 이용한 공동주택 층간소음방지 시공방법{POROUS CERAMIC FORMS WITH HONEYCOMB TYPE AND METHODS FOR MANUFACTURING THE SAME AND CONSTRUCTING NOISEPROOF STRUCTURE BETWEEN FLOORS IN APARTMENT HOUSES USING THE SAME}

본 발명은 세라믹 발포폼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트 등 세라믹 소재로 발포 셀(기포)을 형성하여 층간 흡음이나 단열재 등으로 건축자재로 사용되는 세라믹 발포폼 및 그 제조방법과 이를 이용한 공동주택 층간소음방지 시공방법에 관한 것이다.

종래에도 발포폼 건축자재로 질석 보드(vermiculite board)나 규산 보드 등의 무기질 발포체가 사용되었으나, 이러한 종래 발포체들은 고온 가열에 의한 소성발포를 통해 얻어지는 것이어서 막대한 에너지 비용이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 경량 기포 콘크리트라 불리는 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete) 역시 오토클레이브(autoclave)라는 고온고압의 증기 양생기를 통해 열과 증기로 찌는 과정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.

그리고 경량 콘크리트의 일종으로 불리며 실제 건축현장에서 방음이나 단열목적으로 층간 구조에 타설되는 기포콘크리트는 대부분 시멘트에 동물성, 식물성 기포제를 첨가한 후 일명 기포 통이라 불리는 기포 발생기구를 통하여 강제발포를 시켜 사용하고 있는 실정이다. 그런데 이 경우엔, 기포의 크기가 아주 작고 비중이 커 경량이라 하기에는 상대적으로 무거우며 균질의 발포 셀을 얻을 수 없어 방음차단 효과나 단열 또는 경량과 축열기능이 떨어지는 문제가 있고, 현장 타설로 시공이 이루어짐에도 통상의 시멘트 고화보다 많은 시간이 요구되어 공사기간이 길어지는 문제점이 있다.

이와 관련한 선행특허문헌으로는 국내 공개특허 특2000-0007185호, 국내 등록특허 제10-1372617호 및 제10-1376296호 등이 있다.

국내 공개특허 특2000-0007185호(플라이애쉬를 혼입한 경량 기포콘크리트 조성물 및 그 제조방법)는 기포제로 동물성 기포제와 계면활성제를 사용하고 플라이애쉬를 혼입하여, 물 사용량을 감소시켜 추후 물에 의한 변성을 방지하는 경량 기포콘크리트를 개시하고 있다. 그러나, 이 경우 여전히 양생 시간이 길고, 비중과 열전도율이 증가하는 등의 문제점이 있다.

국내 등록특허 제10-1372617호(내화성 커튼월용 경량 무기발포 내화보드)는 유기계 단열재에 의한 고층건축물 화재 확산 방지를 위하여 세라믹 소재에 무기계 발포제를 혼입하여 700~780℃로 소성한 내화보드를 개시하고 있다. 이는 여전히 고 에너지가 소모되는 소성과정을 통해 제조되는 것이어서, 생산비용 등에 문제점이 있다.

국내 등록특허 제10-1376296호(알칼리 함유 경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포콘크리트의 제조 방법)는 알칼리 자극제를 일정량 첨가하여 압축강도 및 휨강도 등 기계적 물성이 현저히 개선된 경량 기포콘크리트 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 알칼리 자극제의 반응속도의 조절이 어려우며, 균질의 경화반응 조절이 어려운 문제가 있으며, 역시 고온 고압 증기 양생과정을 거치는 공정이어서, 고 에너지의 소모문제와 균일한 기포 구조 형성문제는 여전히 남아 있다.

한편, 아파트 등 공동주택의 층간소음방지 시공으로 상술한 경량 기포콘크리트 시공 이외에 층과 층 사이에 충격음을 줄이고자, 유리면사와 탄성부재가 내장된 보드가 사용되기도 했으나, 유리면사는 수분에 취약한 점 때문에 방수부재로 밀봉하는 등의 복잡한 공정이 필요한 문제점이 있다.

이와 관련하여 국내 공개특허 특2001-0074153호(주택 바닥 방음 방진재)는 복수의 폴리에틸렌 발포층과 폴리프로필렌 층으로 이루어진 주택바닥 방음방진재를 개시하고 있으나, 복잡하고 번거로운 공정에 비해 그 방음효과가 크지 않다는 문제와 유기계 발포폼이어서 화재시 유독가스의 생성 문제가 있다.

국내 공개특허 제10-2006-0127511호(사출성형물에 의한 층간 소음방지 시공방법)는 뜬 바닥 변형공법을 적용하여 폴리프로필렌 수지 사출성형물과 폐수지 재활용 발포폼으로 이루어진 층간 소음방지재를 사용하는 시공방법을 개시하고 있으나, 별도로 흡음재를 채우는 공간을 두는 시공방법이어서, 복잡한 공정상 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래 동물성, 식물성 기포제 대신 화학조성물에 의한 상온 발포제를 사용함으로써, 계란껍질과 같이 셀 사이 측벽이 얇고, 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 발포 셀이 형성된 세라믹 발포폼 및 그 제조방법과 이를 이용한 공동주택 층간소음방지 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 세라믹 발포폼은 세라믹 소재에 스테아르산과 과산화수소수를 발포제로 사용하여, 0.5~5mm의 크기를 갖는 발포 셀이 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 발포 셀 사이의 측벽은 0.3~0.5mm로 얇고, 상기 발포 셀은 평균 10% 이내의 크기 오차를 갖는 균일한 크기로 형성된 것을 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 다른 특징으로 한다.

상기 세라믹 소재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애쉬를 기본으로 하고, 부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene), EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석, 이산화규소, 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite), 규조토 및 산화철계 안료 중 어느 하나 이상이 더 포함된 것을 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 다른 특징으로 한다.

상기 발포폼 표면에는 하이브리드 아크릴에멀젼, 하이브리드 실록사이드 실리케이트 및 컬러쿼츠 바인더 중 어느 하나가 도포된 것을 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 다른 특징으로 한다.

상기 발포폼의 물리적 특성은 압축강도 0.40~0.80MPa, 열전도율 0.03~0.06W/mK, 밀도 160~200kg/㎥ 및 함수율 3.9~4.9%인 것을 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 다른 특징으로 한다.

본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 제조방법은 고화제를 물에 희석하여 용제를 만드는 제 1 단계; 상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만드는 제 2 단계; 및 상기 페이스트에 발포제를 넣어 타설 후 발포 및 고화시키는 제 3 단계를 포함하여 구성되고, 상기 발포제는 스테아르산과 과산화수소수를 사용하여 발포 셀이 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 제 3 단계는 상기 발포제를 넣은 페이스트를 1500~2000rpm으로 고속 교반 후 준비된 소정의 금형에 타설하여 발포 및 고화시키는 것을 본 발명에 의한 세라믹 발포폼 제조방법의 다른 특징으로 한다.

본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법은 고화제를 물에 희석하여 용제를 만드는 제 1 단계; 상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만드는 제 2 단계; 및 상기 페이스트에 발포제를 넣어 타설 후 발포 및 고화시키는 제 3 단계를 포함하여 구성되고, 상기 발포제는 스테아르산과 과산화수소수를 사용하고, 상기 제 3 단계의 페이스트를 타설하기 전에 세라믹 경량 파우더를 콘크리트 바닥층 위에 적재하는 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹 경량 파우더는 제 1 항의 세라믹 발포폼을 분쇄한 분쇄물인 것을 본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법의 다른 특징으로 한다.

상기 제 3 단계는 타설하기 직전에 시공 현장에서 상기 발포제를 넣고 교반 후 상기 세라믹 경량 파우더 상부에 타설하여 발포 및 고화시키는 것을 본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법의 다른 특징으로 한다.

상기 제 3 단계에는 상기 발포제를 넣은 페이스트를 타설 후 상부 누름 시공을 더 진행하는 것을 본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법의 다른 특징으로 한다.

상기 제 3 단계에는 상기 발포제를 넣은 페이스트를 타설 후 2시간 이내에 제 1 항의 세라믹 발포폼을 상기 페이스트가 타설된 상부에 얹혀 부착시키는 시공을 더 진행하는 것을 본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법의 다른 특징으로 한다.

본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법은 건식으로, 콘크리트 바닥층에 표면강화 처리층을 형성하는 제 1 단계; 상기 표면강화 처리층 상에 접착 내지 밀착층을 덮는 제 2 단계; 상기 접착 내지 밀착층 상에 제 1 항의 세라믹 발포폼을 얹는 제 3 단계; 및 상기 세라믹 발포폼 상에 배관 및 보호몰탈층을 형성하는 제 4 단계로 진행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 세라믹 소재에 스테아르산과 과산화수소수를 발포제로 사용하여 과산화수소수에 의한 급격한 발포반응이 스테아르산에 의하여 안정적으로 진행되게 하여 발포 셀이 셀 사이의 측벽이 계란껍질과 같이 얇아도 무너지지 않으며 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성된 세라믹 발포폼을 제조할 수 있게 되어, 초경량 불연성 흡음재 및 단열재로 건축자재로서 다양하게 사용할 수 있게 된 효과가 있다.

특히, 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 제조방법 및 이를 이용한 공동주택 층간소음방지 시공방법은 페이스트를 타설하기 직전에 발포제를 넣게 되므로, 즉 시공 현장에서는 발포제만 넣고 타설하면 되므로, 시공이 용이한 장점이 있고, 타설된 상태에서 발포 및 고화가 일어나게 되어, 금형이나 층간소음 방지층 형성 환경에 맞추어 다양한 기능성이 부가된 세라믹 발포폼 및 층간소음 방지층을 형성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세라믹 발포폼이 판넬 형태(10)로 절단된 모습을 도시한 것으로, 도 1(b)는 표면처리층(20)이 더 형성된 예를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 세라믹 발포폼을 절단하고 절단면에서 얻은 영상사진으로, 제조조건에 따라 발포 셀의 크기를 달리할 수 있고, 육안으로도 균일한 크기를 갖는 발포 셀이 벌집 모양으로 조밀하게 형성되었음을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 세라믹 발포폼의 제조방법을 보여주는 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법을 보여주는 공정 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 건식공법으로 시공된 공동주택의 층간 구조도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 세라믹 발포폼(10)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 소재에 스테아르산(stearic acid)과 과산화수소수(H₂O₂)를 발포제로 사용하여, 0.5~5mm의 크기를 갖는 발포 셀(1, 2)이 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 세라믹 소재는 정제된 광물에 인공 화합물 또는 기능성 물질이 합성된 모든 소재를 말하는 것으로, 구체적으로 포틀랜드 시멘트(Portland cement)와 플라이애쉬(fly ash)를 기본으로 하고, 부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene), EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석(vermiculite), 이산화규소, 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite), 규조토 및 산화철계 안료 중 어느 하나 이상이 더 포함된 것으로 함이 바람직하다.

상기와 같은 세라믹 소재에 스테아르산과 과산화수소수를 발포제로 사용하게 되면, 과산화수소수에 의한 급격한 발포반응이 스테아르산에 의하여 안정적으로 진행되게 하여, 도 2와 같이, 발포 셀(1, 2)이 셀 사이의 측벽이 계란껍질과 같이 얇아도 무너지지 않으며 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성된 세라믹 발포폼(10)을 얻을 수 있게 된다.

이때, 상기 발포 셀(1, 2) 사이의 측벽은 0.3~0.5mm로 얇게 형성함이 바람직하다. 이는 측벽이 0.3mm 미만으로 얇아질 경우에는 원하는 압축강도를 가질 수 없는 문제점이 있고, 그렇다고 0.5mm 초과할 경우에는 큰 압축강도를 가질 수 있으나, 발포 셀의 수가 작아져 초경량 발포폼을 얻을 수 없고 흡음 및 단열 효과가 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.

그리고, 상기 발포 셀(1, 2)의 크기는 직경 0.5~5mm가 바람직한데, 이는 0.5mm 미만일 경우 원하는 흡음 및 단열 효과를 얻기 어렵고, 그렇다고 5mm 초과할 경우에는 압축강도가 떨어짐은 물론 얇은 판넬(panel)로 제작하기 어려운 문제점이 있기 때문이다. 또한, 도 2와 같이, 각 실시예마다 셀 크기의 오차는 평균 10% 범위 내로 균일하게 형성되도록 하여, 세라믹 발포폼(10)을 어떤 형상으로 절단하더라도 위치에 따른 흡음 및 단열 효과에 차이가 거의 없도록 함이 바람직하다.

상기 부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene)은 pp 섬유로도 명명되는 것으로, 인장력 향상, 압축강도 증강, 수축 방지, 내구성 향상 등을 위해 첨가될 수 있다. 그리고, 단열보강을 위해 EPS가 지름 2~10mm인 알갱이 형태로 및/또는 질석 분말이 첨가될 수 있고, 강도보강을 위해 200~600mesh의 이산화규소(SiO₂) 분말이 첨가될 수 있으며, 축열기능을 위해 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite) 및 규조토 중 하나 이상이 첨가될 수 있고, 컬러구현을 위해 산화철계 안료로 적색안료(Fe₂O₃), 녹색안료(Cr₂O₃) 및 백색안료(TiO₂+Fe₃O₄) 중 하나 이상이 첨가될 수 있다.

나아가, 상기 발포폼(10)의 표면에는, 도 1(b)와 같이, 하이브리드 아크릴에멀젼, 하이브리드 실록사이드 실리케이트 및 컬러쿼츠 바인더 중 어느 하나로 도포층 즉, 표면처리층(20)을 더 형성할 수 있다.

여기서, 하이브리드 아크릴에멀젼은 단순히 폴리머가 계면활성제, 보호콜로이드 등에 의해 분산되어 있는 형태가 아닌, 개질된(modified) 아크릴계 모노머를 계면활성제, 보호콜로이드 등이 일정온도와 반응촉매에 의해 중합시켜 폴리머가 물상에서 분산, 안정화되었을 뿐만 아니라 실리카 졸(silica sol)과 실리케이트형 화합물이 서로 혼합, 반응으로 공존하도록 한 것으로, 경화 반응 후에는 에멀젼의 장점인 내후성, 내구성이 우수한 연속적인 막을 형성할 뿐만 아니라 실리케이트 특유의 콘크리트와의 반응성으로 조직결속을 통한 강도와 내구성을 확보하도록 조작된 것이 바람직하다.

이때, 하이브리드 되는 실리카 졸(silica sol)은 크기가 1 ~ 100 nm의 콜로이드(colloid) 상으로서 표면에 다수의 OH기를 가지고 있고, 내부에는 실록산(siloxane) 결합(Si-O-Si)을 이루고 있어서 발포폼 표면으로 침투하여 불용성의 치밀한 조직을 구성하게 된다.

하이브리드 실록사이드 실리케이트(siloxide silicate)는 실란(silane) 성분이 수용화되면서 가수분해로 실라놀(silanol)이 되고 부분적으로 올리고머(oligomer)로 축합되는 성분이 특별히 조작된 실리케이트와 커플링을 이루도록 조성시켜 발포폼(10)에 표면 처리하게 된다. 이 경우 표면강화는 물론 이 물질의 부착방어 등 내 오염성과 방수기능을 갖게 된다. 상기 실리케이트에는 나트륨, 포타슘, 리튬 중 하나 이상이 포함될 수 있다.

그리고, 컬러쿼츠 바인더는 다양한 규격을 갖는 컬러 규사와 바인더를 사용하여 발포폼(10) 표면에 도포함으로써 단열성능을 확보한 외장용으로 사용할 수 있게 한다.

상술한 각 실시예에서 발포폼(10)의 물리적 특성은 압축강도 0.40~0.80MPa, 열전도율 0.03~0.06W/mK, 밀도 160~200kg/㎥ 및/또는 함수율 3.9~4.9%를 갖도록 할 수 있다.

이렇게 함으로써, 본 실시예에 의한 세라믹 발포폼은 밀도가 160~200kg/㎥ 이어서 이를 비중으로 간단히 환산할 경우 0.016~0.020이 되어, 종래 기포콘크리트(비중 0.3~0.7)는 물론 종래 ALC 블록(비중 0.45~0.75)보다도 훨씬 가벼운 초경량 발포폼이면서, 기본적인 압축강도 0.40~0.80MPa를 갖고, 열전도율도 한국산업표준 보온재 열전도율 측정방법(KS L 9016:2010)에 의하더라도 0.06 이하가 나와, 보온재로서의 기준인 0.15W/mK 보다 훨씬 이하의 값을 갖게 되어, 우수한 단열 특성이 있게 된다.

다음은, 도 3을 참조하며, 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 제조방법에 대하여 설명한다.

먼저, 고화제를 물에 희석하여 용제를 만든다(제 1 단계: S10).

여기서, 물은 특별한 제한 없이 사용될 수 있으나, 온수 즉 섭씨 45~55도의 물을 사용함이 바람직하다(가장 바람직하게는 섭씨 50도). 이는 섭씨 45도 미만의 물을 사용할 경우는 교반에 의해 성분끼리 섞이며 유화되는 속도나 액상의 균질성이 떨어지는 문제점이 있고, 55도 초과할 경우에는 점도가 너무 떨어지는 경향을 보이는 문제와 필요 이상 에너지를 쓰게 되는 문제점이 있다.

그리고, 고화제는 나중에 첨가될 세라믹 소재와의 반응을 활성화하고 고화시키는 물질이면 어느 것도 가능하나, 수산화칼륨(KOH), 탄산나트륨(Na₂CO₃) 및 암모니아수(NH₃H₂O)를 사용함이 차후 첨가되는 발포제와의 기포반응 촉진을 위해 바람직하다.

상기 용제는 소정의 물에 상기 물 100 중량부 기준으로 상기 고화제를 1.8~3.7 중량부 넣어 희석하여 준비함이 바람직하다. 고화제가 1.8 중량부 미만으로 첨가될 경우에는 차후 발포 세기가 약화 되어 발포 셀의 크기가 너무 작아지는 문제가 있고, 그렇다고 3.7 중량부를 초과할 경우에는 발포 셀이 너무 크게 형성되어 발포폼 제품 형상을 유지하기 어려운 문제점이 있다.

상기 고화제로 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 암모니아수를 사용할 경우에는 조성물 중량비 수산화칼륨:탄산나트륨:암모니아수=2:10:1로 함이 바람직하다. 여기서, 암모니아수는 차후 발포제로 과산화수소수가 첨가되어 페이스트 속 금속성분과 반응하여 생긴 산화금속과 결합하여 암모니아 금속 양이온을 만들게 되고, 이는 곧 수산화칼륨, 탄산나트륨과 결합하여 견고한 구조체를 형성하며 고화를 촉진하게 된다. 따라서, 암모니아수의 함량으로 고화속도와 발포 셀의 수 및 크기를 조절할 수 있다. 즉, 암모니아수가 상술한 비율을 초과하여 들어가게 되면, 너무 고화가 촉진되어 충분하고 원하는 크기의 발포 셀을 얻기 어렵게 되고, 그렇다고 너무 적게 들어가면, 현장 발포 및 고화라는 목적을 달성하기 어렵게 되는 문제점이 있다(이는 전체 고화제의 함량 또는 탄산나트륨의 함량이 상대적으로 적게 들어가면 고화가 촉진되는 것과 반대이다).

결국, 도 2에 도시된 바와 같이, 균일하면서 충분한 발포 셀이 만들어진 상태에서 고화시키기 위해서는 고화제의 전체 함량이 적정해야 할 뿐만 아니라 수산화칼륨:탄산나트륨:암모니아수=2:10:1로 배합되도록 함이 바람직하다.

그리고, 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 암모니아수를 개별적으로 후술하는 세라믹 페이스트(paste)에 투입하는 것보다 3가지를 상술한 온수에 충분히 교반하여 유화시키면서 활성을 충분히 높여 페이스트에 투입하는 것이 고화 효과를 극대화 즉, 적정하게 빨리 고화시키는 장점이 있게 된다.

다음, 상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만든다(제 2 단계: S20).

여기서, 세라믹 소재는, 상술한 바와 같이, 정제된 광물에 인공 화합물 또는 기능성 물질이 합성된 모든 소재일 수 있으나, 포틀랜드 시멘트(Portland cement)와 플라이애쉬(fly ash)를 기본으로 하고, 부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene), EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석(vermiculite), 이산화규소, 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite), 규조토 및 산화철계 안료 중 어느 하나 이상이 더 포함된 것으로 함이 바람직하다. 부 조성물의 특성에 대해서는 상술하였으므로, 반복된 설명은 생략하고, 여기서는 첨가될 수 있는 함량에 대해서만 기술한다.

상기 세라믹 페이스트를 만들기 위해서는, 상기 용제를 만들기 위해 들어간 물 100 중량부를 기준으로(본 명세서에서 정의한 중량부 기준임), 상기 포틀랜드 시멘트는 85~114 중량부, 상기 플라이애쉬는 57~143 중량부 및 상기 부 조성물은 0.2~57 중량부를 각각 상기 용제에 첨가함이 바람직하다.

상기 포틀랜드 시멘트가 85 중량부 미만으로 들어가면 발포폼의 강도가 약해지고, 114 중량부를 초과할 경우에는 페이스트 점도가 높아져 제조하기 어려운 문제가 있다.

상기 플라이애쉬는 57 중량부 미만일 경우 페이스트 점도가 너무 낮고 발포 셀 조성에 문제가 되고, 143 중량부 초과시엔 흡수량이 너무 많아 페이스트 점도가 급상승하게 되어 제조상 문제점이 있게 된다.

상기 부 조성물은 0.2~57 중량부가 바람직한데, 이는 부 조성물 물질에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기 부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유가 첨가될 경우에는 0.2~1.0 중량부가 바람직한데, 이는 상기 함량 미만일 경우는 인장력 향상 등을 위한 특성 발휘가 어렵고, 상기 함량을 초과할 경우는 점도 상승의 문제가 있기 때문이다.

상기 부 조성물 중 나머지 EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석(vermiculite), 이산화규소, 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite), 규조토 및 산화철계 안료는 각각 14~57 중량부로 첨가됨이 바람직한데, 이 역시 각 함량 미만일 경우는 원하는 각 특유의 특성 발휘가 어렵고, 각 함량을 초과할 경우는 점도 상승의 문제가 있기 때문이다.

그리고, 상기 용제에 세라믹 소재를 투입할 때, 포틀랜드 시멘트->플라이애쉬->부 조성물 순으로 투입하고, 투입과정 내내 교반함이 바람직하고, 교반은 500rpm 내외의 회전속도를 일정하게 유지하며 2시간 정도로 함이 바람직하다. 상기 회전속도가 너무 낮으면 교반효과가 떨어져 교반에 장시간이 소요되고, 너무 높으면 고속회전으로 페이스트 내에서 선행반응이 일어날 위험이 있다.

상기와 같이, 용제에 세라믹 소재를 투입하고 교반하며 타설조로 이송하게 된다.

이어, 예컨대 타설조에 와서 즉, 타설 현장에 와서, 제 3 단계로 상기 페이스트에 발포제를 넣고 타설하여(S30) 바로 발포 및 고화시키게 된다(S32).

여기서, 발포제는 상술한 바와 같이, 스테아르산과 과산화수소수를 사용한다. 과산화수소수는 페이스트 조성물 내 금속성분이나 석회(CaCl₂O) 등과 급격한 반응이 일어나며 이때 산소가 발생하여 페이스트 내 다량의 발포 셀을 형성하게 된다. 스테아르산은 CH₃(CH₂)₁₆-COOH로 이중결합이 없는 포화 지방산으로 응고점이(69.4℃) 높아 비교적 고온의 반응온도에서도 활성적으로 형성되는 발포 셀의 형상을 잡아주며 유화나 점도 조절을 하게 됨으로써, 과산화수소수에 의한 급격한 발포반응을 전체적으로 안정적으로 진행하게 하여 발포 셀이 계란껍질과 같이 얇고 균일하게 형성되면서도 무너지지 않도록 하는 중요한 역할을 하게 된다.

상기 발포제는 상기 물 100 중량부에 대하여, 스테아르산 1.4~2.8 중량부와 과산화수소수 5.6~28.2 중량부로 이루어지도록 함이 바람직한데, 이는 스테아르산이 1.4 중량부 미만일 경우에는 상술한 역할이 미흡하게 되고, 2.8 중량부를 초과할 경우에는 발포 셀의 크기를 작게 하는 문제점이 있고, 과산화수소수가 5.6 중량부 미만일 경우 활성이 약해 미세한 발포 셀이 형성되며, 28.2 중량부 초과시에는 과 발포로 인하여 원하는 발포 셀을 얻기 어렵기 때문이다.

상기 발포제는, 상술한 바와 같이, 세라믹 발포폼을 만들 금형이나 발포폼이 필요한 현장에서 준비된 페이스트에 넣고 바로 타설할 수 있게 되는데, 이때, 상기 발포제를 넣은 페이스트는 1500~2000rpm으로 고속 교반 후 준비된 금형 등에 타설하는 것이 바람직하다. 이는 발포제가 페이스트 내로 골고루 섞이어 균일한 발포가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

이후, 타설하게 되면, 본격적으로 발포가 개시되고 그 발포 정도에 따라 1.5~4배로 부피가 더 증가하며 고화하게 된다.

이어, 건조단계(S40)을 거치고, 커팅단계(S50)에서 일정한 크기 및 모양으로 커팅되어 세라믹 발포폼(10) 제품으로 출하하게 된다.

상기 건조단계(S40)는 직사광선을 피하고 음지에서 상온조건으로 습도 60% 미만에서 2일간 건조하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 건조단계(S40) 후에는 소정의 크기로 절단하는 커팅단계(S50)를 진행하게 되고, 절단 후에는 바로 제품으로 출하할 수 있으나, 표면처리단계(S60)를 더 진행하여, 도 1(b)와 같이, 세라믹 발포폼(10)의 표면에 표면처리층(20)을 더 형성하고 제품으로 출하할 수도 있다. 이때, 표면처리층(20)는, 상술한 하이브리드 아크릴에멀젼, 하이브리드 실록사이드 실리케이트 및 컬러쿼츠 바인더 중 어느 하나로 도포하여 형성할 수 있다.

이하에는 구체적인 실시예를 들어, 본 발명에 의한 세라믹 발포폼(10)이 갖는 물리적 특성에 대하여 설명한다.

상술한 본 발명에 의한 세라믹 발포폼의 실시예 및 그 제조방법의 실시예에 따른 것이나, 여기서는 편의상 세라믹 발포폼을 제조하기 위해 들어간 조성물의 절대 함량을 기준으로 명시한다.

<제 1 실시예>

물 360kg, 포틀랜드 시멘트 400kg, 플라이애쉬 270kg, 수산화칼륨 1kg, 탄산나트륨 6kg, 암모니아수 0.7kg, 폴리프로필렌 섬유 1.6kg, 스테아르산 6kg, 과산화수소수 40kg을 사용하여 상술한 제조공정을 거쳐 세라믹 발포폼을 생산하였다.

이를 정해진 규격으로 절단하여 공인기관(한국건설생활환경시험연구원)에 시험의뢰한 결과, 한국산업표준 보온재 열전도율 측정방법 기준 KS L9016:2010에 따를 경우 열전도율(평균온도: 20℃)이 0.06W/mK으로 나왔다. 이는 상기 기준에서 보온재로 인정할 수 있기 위해 제시한 0.15W/mK 보다 훨씬 작은 값으로, 단열특성이 우수함을 알 수 있다.

<제 2 실시예>

물 400kg, 포틀랜드 시멘트 370kg, 플라이애쉬 280kg, 수산화칼륨 1kg, 탄산나트륨 6kg, 암모니아수 0.7kg, 폴리프로필렌 섬유 1.6kg, 스테아르산 6kg, 과산화수소수 45kg을 기준으로 각 조성비율을 약간씩 달리하며, 상술한 제조공정을 거쳐 다양한 세라믹 발포폼 샘플을 얻고, 일정 규격으로 절단하여 소음감소효과, 압축강도 등 물성을 측정한 결과 아래 표 1의 물성을 갖는 것으로 확인되었다.

소음감소효과	압축강도	열전도율	밀도	함수율
30±5%	0.40~0.80MPa	0.03~0.06W/mK	180±20kg/㎥	4.4+0.5%

이는 아래 표 2(비교 예)에 제시된 종래 기포콘크리트 등과 대비해 볼 때, 훨씬 초경량이면서 우수한 단열 특성이 있음을 알 수 있다.

재료	열전도율(W/mK)	밀도(kg/㎥)	비중
KS F4039에 의한 기포콘크리트 0.4폼	<0.13	300~400	0.3~0.4
KS F4039에 의한 기포콘크리트 0.5폼	<0.16	401~500	0.4~0.5
KS F4039에 의한 기포콘크리트 0.6폼	<0.19	501~700	0.5~0.7
규산칼슘보드	0.06	220

다음은, 도 4 및 도 5를 참조하며, 본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법에 대하여 설명한다.

도 3 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 공동주택 층간소음방지 시공방법은 전체적으로 상술한 세라믹 발포폼의 제조방법을 따라가므로, 여기서는 차이 나는 점에 대해서만 기술한다.

즉, 본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법은 기본적으로, 도 4와 같이, 고화제를 물에 희석하여 용제를 만드는 단계(S100); 상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만드는 단계(S200); 및 상기 페이스트에 발포제를 넣어 타설하고(S300) 발포 및 고화시키는 단계(S320)를 포함하여 구성되고, 상기 발포제는 스테아르산과 과산화수소수를 사용하게 되는데, 이는 상술한 세라믹 발포폼의 제조방법과 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 공동주택 층간소음방지 시공방법에서 상기 페이스트를 타설하기 전에 세라믹 경량 파우더를 콘크리트 바닥층(예컨대, 층간 슬라브) 위에 적재하는 단계를 더 진행하게 된다.

이는 페이스트 타설 전에 층간 소음을 완전 차단하기 위한 것이므로, 상기 세라믹 경량 파우더는 상술한 세라믹 발포폼을 분쇄한 분쇄물로 함이 바람직하다.

나아가, 소음뿐만 아니라 축열, 친환경 또는 인체에 주는 유익한 기능 등을 보완하기 위해, 상기 세라믹 경량 파우더에는 황토, 숯, 맥반석, 모래, 플라이애쉬, 톱밥 및 왕겨 중에서 어느 하나 이상이 더 포함된 것으로, 비닐 등의 수단으로 포장되어 2~4cm 두께(바람직하게는 3cm 두께)로 상기 콘크리트 바닥층 위에 넓게 펼쳐진 상태로 적재하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 세라믹 소재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애쉬를 기본으로 하고, 부 조성물로 EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석, 황토 및 카올리나이트(kaolinite) 중 어느 하나 이상이 더 포함되도록 하여, 단열 또는 축열기능 등을 높일 수도 있다.

상기 발포제는 페이스트를 타설하기 직전에 시공 현장에서 넣고 교반 후 상기 세라믹 경량 파우더 상부에 타설하여 발포 및 고화시킬 수 있는데, 이에 대해서는 상기 세라믹 발포폼 제조방법의 실시예에서 상술한 바와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

이어, 상기 발포제를 넣은 페이스트를 타설 후 상부 누름 시공을 더 진행할 수 있는데, 이렇게 함으로써, 발포로 인해 팽창되는 부피를 제어할 수 있다.

그리고, 상기 발포제를 넣은 페이스트를 타설 후 2시간 이내에 본 발명에 의한 세라믹 발포폼을 상기 페이스트가 타설된 상부에 얹혀 부착시키는 시공을 더 진행할 수도 있다. 이와 같이 습식과 건식공법을 혼합함으로써, 소음방지와 단열 및 축열기능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

물론, 도 5와 같이, 콘크리트 바닥층(210)에 표면강화 처리층(220)을 형성한 다음, 접착 내지 밀착층(230)을 깔고, 그 위에 본 발명에 의한 세라믹 발포폼(240)을 얹고, 이후 배관 및 보호몰탈층(250)을 형성하는 건식공법만으로도 시공할 수 있다. 이때, 상기 접착 내지 밀착층은 5~10mm 두께, 상기 세라믹 발포폼은 50mm 두께인 것을 각각 사용할 수 있다.

이상으로, 첨부된 도면을 참조하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 다양하게 응용하여 실시할 수 있다 할 것이고, 균등범위 내에서는 첨부한 특허청구범위로 보호된다 할 것이다.

10, 240: 세라믹 발포폼
20: 표면처리층
210: 콘크리트 바닥층
220: 표면강화 처리층
230: 접착 내지 밀착층
250: 배관 및 보호몰탈층

Claims

세라믹 소재에 스테아르산과 과산화수소수를 발포제로 사용하여, 0.5~5mm의 크기를 갖는 발포 셀이 벌집 모양으로 균일하면서 조밀하게 형성되고, 압축강도 0.40~0.80MPa, 열전도율 0.03~0.06W/mK, 밀도 160~200kg/㎥ 및 함수율 3.9~4.9%인 물리적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼.
제 1 항에 있어서,
상기 발포 셀 사이의 측벽은 0.3~0.5mm로 얇고,
상기 발포 셀은 평균 10% 이내의 크기 오차를 갖는 균일한 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼.
제 2 항에 있어서,
상기 세라믹 소재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애쉬를 기본으로 하고,
부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene), EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석, 이산화규소, 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite), 규조토 및 산화철계 안료 중 어느 하나 이상이 더 포함된 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발포폼 표면에는 하이브리드 아크릴에멀젼, 하이브리드 실록사이드 실리케이트 및 컬러쿼츠 바인더 중 어느 하나가 도포된 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼.
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고화제를 물에 희석하여 용제를 만드는 제 1 단계;
상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만드는 제 2 단계; 및
상기 페이스트에 발포제를 넣어 타설 후 발포 및 고화시키는 제 3 단계를 포함하여 구성되고,
상기 발포제는 스테아르산과 과산화수소수를 사용하고,
상기 고화제는 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 암모니아수가 포함되고,
상기 세라믹 소재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애쉬를 기본으로 하고, 부 조성물로 폴리프로필렌(polypropylene), EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석, 이산화규소, 황토, 펄라이트(perlite), 카올리나이트(kaolinite), 규조토 및 산화철계 안료 중 어느 하나 이상이 더 포함된 것이고,
상기 물 100 중량부에 대하여, 상기 고화제는 1.8~3.7 중량부, 상기 포틀랜드 시멘트는 85~114 중량부, 상기 플라이애쉬는 57~143 중량부, 상기 부 조성물은 0.2~57 중량부 및 상기 발포제는 7~31 중량부로 각각 첨가되는 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 고화제는 조성물 중량비로 수산화칼륨:탄산나트륨:암모니아수=2:10:1인 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 발포제는 상기 물 100 중량부에 대하여, 스테아르산 1.4~2.8 중량부와 과산화수소수 5.6~28.2 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼의 제조방법.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 단계는 상기 발포제를 넣은 페이스트를 1500~2000rpm으로 고속 교반 후 준비된 소정의 금형에 타설하여 발포 및 고화시키는 것을 특징으로 하는 세라믹 발포폼의 제조방법.
삭제
고화제를 물에 희석하여 용제를 만드는 제 1 단계;
상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만드는 제 2 단계; 및
상기 페이스트에 발포제를 넣어 타설 후 발포 및 고화시키는 제 3 단계를 포함하여 구성되고,
상기 발포제는 스테아르산과 과산화수소수를 사용하고,
상기 제 3 단계의 페이스트를 타설하기 전에 세라믹 경량 파우더를 콘크리트 바닥층 위에 적재하는 단계를 더 진행하고,
상기 세라믹 경량 파우더는 제 1 항의 세라믹 발포폼을 분쇄한 분쇄물인 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.
제 13 항에 있어서,
상기 세라믹 경량 파우더는 황토, 숯, 맥반석, 모래, 플라이애쉬, 톱밥 및 왕겨 중에서 어느 하나 이상이 더 포함된 것으로, 소정의 수단으로 포장되어 2~4cm 두께로 상기 콘크리트 바닥층 위에 넓게 펼쳐진 상태로 적재하는 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.
제 13 항에 있어서,
상기 세라믹 소재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애쉬를 기본으로 하고, 부 조성물로 EPS(Expendable Polystyrene Resin), 질석, 황토 및 카올리나이트(kaolinite) 중 어느 하나 이상이 더 포함된 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.
고화제를 물에 희석하여 용제를 만드는 제 1 단계;
상기 용제에 교반하며 세라믹 소재를 넣어 페이스트를 만드는 제 2 단계; 및
상기 페이스트에 발포제를 넣어 타설 후 발포 및 고화시키는 제 3 단계를 포함하여 구성되고,
상기 발포제는 스테아르산과 과산화수소수를 사용하고,
상기 제 3 단계의 페이스트를 타설하기 전에 세라믹 경량 파우더를 콘크리트 바닥층 위에 적재하는 단계를 더 진행하되,
상기 제 3 단계는 타설하기 직전에 시공 현장에서 상기 발포제를 넣고 교반 후 상기 세라믹 경량 파우더 상부에 타설하여 발포 및 고화시키는 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 3 단계에는 상기 발포제를 넣은 페이스트를 타설 후 상부 누름 시공을 더 진행하는 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 3 단계에는 상기 발포제를 넣은 페이스트를 타설 후 2시간 이내에 제 1 항의 세라믹 발포폼을 상기 페이스트가 타설된 상부에 얹혀 부착시키는 시공을 더 진행하는 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.
콘크리트 바닥층에 표면강화 처리층을 형성하는 제 1 단계;
상기 표면강화 처리층 상에 접착 내지 밀착층을 덮는 제 2 단계;
상기 접착 내지 밀착층 상에 제 1 항의 세라믹 발포폼을 얹는 제 3 단계; 및
상기 세라믹 발포폼 상에 배관 및 보호몰탈층을 형성하는 제 4 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 공동주택 층간소음방지 시공방법.